(57)【要約】【課題】  放電媒体としての封入ガスをより高いガス圧で封入しても安定した放電特性が得られ、高輝度の発光を可能にした外面電極蛍光ランプを提供する。【解決手段】  この発明の外面電極蛍光ランプ１０は、両管端が封止されたガラス管１の内周面に蛍光体膜２を形成し、当該ガラス管の内部空間に放電媒体３を封入し、ガラス管の外周面にそれぞれ線状導電体を交互に螺旋状に巻き付けて第１と第２の外面電極１４，１５を形成したものである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス若しくは透光性誘電体で作られ封止されたランプ容器の内面に蛍光体膜を形成し、
当該ランプ容器の内部空間に放電媒体を封入し、
前記ランプ容器の外周面にそれぞれ線状導電体を交互に螺旋状に巻き付けて第１と第２の外面電極を形成した外面電極蛍光ランプ。
【請求項２】
前記線状導電体は、複数本を束ねて１組の線状導電体としたものであることを特徴とする請求項１に記載の外面電極蛍光ランプ。
【請求項３】
前記第１と第２の外面電極それぞれの線状導電体の螺旋ピッチは、要求される配光特性に対応して、比較的明るくする必要がある部分では比較的密にし、比較的暗くする必要がある部分では比較的粗くしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の外面電極蛍光ランプ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の外面電極蛍光ランプの１本又は複数本を筐体内に設け、前記外面電極蛍光ランプ各々の前記第１と第２の外面電極とに所定の電圧を印加する電源を接続した照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイや液晶テレビのバックライト光源、コピー機、スキャナー等の読取り装置の露光用光源、照明灯等に用いる外面電極蛍光ランプ及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図１２に示すように、ガラス管１の内面に蛍光体を塗布して蛍光体膜２を形成し、またガラス管１の内部に希ガスを放電媒体３として封入し、またガラス管１の外周面に少なくとも一対の対向する導電性の電極４，５を設け、これらの外面電極４，５を絶縁チューブ６にてガラス管１の外周に被着し、またガラス管１の内部からの光を外部に放射させるためのアパーチャー７を設けた構成の外面電極蛍光ランプが知られている。
【０００３】
このような従来の外面電極蛍光ランプでは、電極４，５は長方形の帯状であり、それらの２つの長辺はランプ軸に沿う方向に設置されている。そして、ランプの外径がφ４ｍｍ、ランプ長が３００ｍｍ、放電媒体３として内部に封入されているガスがＸｅ、Ｎｅであり、Ｘｅ：Ｎｅ＝７０：３０である場合、図１３のグラフに示すように、ある程度まではランプ内のガス圧を高くすれば輝度も高くすることができるが、７ｋＰａ程度からさらにガス圧を高くすると放電が安定しなくなり、いわゆる「チラツキ」状態となることが判明した。
【０００４】
このランプ発光のチラツキ（フリッカー）は、例えばスキャナーの読取り光源として用いる場合、読取り画像にムラが生じるので、基本的機能を満たさない。また液晶ディスプレイのバックライト光源として用いる場合、ランプ発光のチラツキによって表示画像の明るさにムラや点滅が生じたのではユーザに不快感を与えるので、やはり基本的機能を満たさないことになる。
【０００５】
このような技術的な問題点を解決するものとして、特開２０００−０８２４４２号公報（特許文献１）には、図１４に示したような外面電極４，５の形状を波形にし、対向する電極４，５間でそれらの波の頂点同士を向かい合わせる配置にした外面電極蛍光ランプが記載されている。このような提案されている外面電極蛍光ランプでは、放電媒体３のガス圧が１０ｋＰａ程度までチラツキが生じなくなり、より高い輝度が得られる。しかし、この従来の外面電極蛍光ランプでも、図１５に示したように放電媒体の封入ガス圧は１０ｋＰａ程度が上限であり、それ以上のガス圧ではやはりチラツキが発生する問題点があった。
【特許文献１】特開２０００−０８２４４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、放電媒体としての封入ガスをより高いガス圧で封入しても安定した放電特性が得られ、高輝度の発光を可能にした外面電極蛍光ランプ及び照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明の外面電極蛍光ランプは、ガラス若しくは透光性誘電体で作られ封止されたランプ容器の内面に蛍光体膜を形成し、当該ランプ容器の内部空間に放電媒体を封入し、前記ランプ容器の外周面にそれぞれ線状導電体を交互に螺旋状に巻き付けて第１と第２の外面電極を形成したものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の外面電極蛍光ランプにおいて、前記線状導電体は、複数本を束ねて１組の線状導電体としたものである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１または２の外面電極蛍光ランプにおいて、前記第１と第２の外面電極それぞれの線状導電体の螺旋ピッチは、要求される配光特性に対応して、比較的明るくする必要がある部分では比較的密にし、比較的暗くする必要がある部分では比較的粗くしたことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４の発明の照明装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の外面電極蛍光ランプの１本又は複数本を筐体内に設け、前記外面電極蛍光ランプ各々の前記第１と第２の外面電極とに所定の電圧を印加する電源を接続したものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、放電媒体をなす封入ガスをより高いガス圧で封入しても安定した放電特性が得られ、高輝度の発光が可能な外面電極蛍光ランプを提供することができ、またそれを用いた照明装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。
【００１３】
（第１の実施の形態）図１は、本発明の第１の実施の形態の外面電極蛍光ランプの構成を示している。本実施の形態の外面電極蛍光ランプは、ガラス管で構成されるランプ容器１の内部は図１２、図１４に示した従来例と同様の構成であり、ガラス管１の内面に蛍光体を塗布して蛍光体膜２を形成し、またガラス管１の内部に希ガスを放電媒体３として封入してある。この放電媒体３としては、キセノンのような希ガス、水銀あるいは窒素のような分子ガス等、放電媒体や発光媒体が単体又は混合体として用途及び必要に応じて採用される。なお、ガラス管１はこれに限らず、ガラス若しくは透光性誘電体で作られ封止されたランプ容器であればよい。他の実施の形態でも同様である。
【００１４】
本実施の形態の場合、蛍光体膜２をガラス管１の内周面全面に形成せず、一部を透明ガラスのままに残すことで、その部分を内部で発光した光を放射するためのアパーチャー７に形成している。なお、このアパーチャー７は必ずしも必要とするものではなく、用途に応じて形成するものである。
【００１５】
本実施の形態の特徴として、ガラス管１の外周面に、二重に螺旋状に導電線を巻き付け、その一方の導電線の端部をガラス管１の一方の管端に埋設したリード線１１に絡め、また他方の導電線の端部をガラス管１の他方の管端に埋設したリード線１２に絡め、これらの二重螺旋状の導電線それぞれを電極（１）１４、電極（２）１５としている。これらの外面電極１４，１５は絶縁チューブ６にてガラス管１の外周に被着して固定している。上記構成の外面電極蛍光ランプ１０は、図２に示すように、その一方の電極（２）１５を電源２０にバラスト２１を介して接続し、他方の電極（１）１４を接地する回路構成にして点灯させる。
【００１６】
本実施の形態にあって、また後述する他の実施の形態にあっても、電極（１）、電極（２）は線状であっても帯状であってもよい。ただし、電極幅（複数本を束ねて１つの電極線とした場合にはその全幅）ｄが極端に太くなれば可視光をガラス管１から取り出す面を隠してしまうことになるので、巻きピッチをｐとした場合、ｄ＜１／４ｐにするのが好ましい。またガラス管１の管軸に垂直な断面の形状は特に限定されるものではないが、円形、楕円形、卵形等、直線部がなくて全周で丸みを帯びている形状のものが外面電極としての導電線を密着するように巻き付けるのには好ましい。
【００１７】
次に、上記構成の第１の実施の形態の外面電極蛍光ランプの具体的な特性について実験した結果を説明する。ガラス管１の外径はφ４ｍｍ、有効長は３００ｍｍであり、このガラス管１の内周面に蛍光体膜２を形成し、またガラス管１の内部にＸｅ、Ｎｅの希ガスを放電媒体３として、Ｘｅ：Ｎｅ＝７０：３０の割合で封入した。外部電極（１）１４、外部電極（２）１５として、φ１ｍｍのニッケルワイヤーをガラス管１の外周面に二重に螺旋状に巻き付けた。この電極（１）１４、電極（２）１５の外周には絶縁チューブを被着して固定した。
【００１８】
上記構成の外面電極蛍光ランプ１０として、放電媒体３の封入ガス圧を複数に異ならせたものを製作した。図３に示すようにガス圧がほぼ４ｋＰａ、６ｋＰａ、９ｋＰａ、１３ｋＰａ、１７ｋＰａ、そして２０ｋＰａのものを作成した。そして図２に示した回路構成で接続し、ランプ電力２Ｗにして点灯テストを行った。この点灯テストの結果、本実施の形態の構成の外面電極蛍光ランプ１０は、封入ガス圧が２０ｋＰａになるとチラツキが発生するが、４ｋＰａ〜１７ｋＰａの範囲では封入ガス圧にほぼ比例する輝度で安定して点灯することが確認できた。これにより、本実施の形態の外面電極蛍光ランプ１０は、従来例の蛍光ランプと比較すると、より高い封入ガス圧にして高輝度の発光が得られることが確認できた。
【００１９】
（第２の実施の形態）本発明の第２の実施の形態の外面電極蛍光ランプ１０について、図４、図５を用いて説明する。第２の実施の形態の外面電極蛍光ランプ１０は、図１に示した第１の実施の形態の外面電極蛍光ランプ１０に対して、外面電極（１）１４、外面電極（２）１５を共に二重線にしてそれぞれをガラス管１の外周面に螺旋状に巻き付けた構成を特徴とする。尚、図４に示した第２の実施の形態におけるその他の構成要素については、図１に示した第１の実施の形態のものと共通であり、同一の要素には同一の符号を付して示してある。
【００２０】
本実施の形態の外面電極蛍光ランプ１０についても、第１の実施の形態と同様に実験を行ったが、その結果を図５のグラフに示してある。本実施の形態の外面電極蛍光ランプ１０についても、１７ｋＰａ程度までガラス管１内の封入ガスのガス圧を高めるにつれて輝度が増加することが確認できた。しかも本実施の形態の場合、第１の実施の形態の場合よりも輝度が１０％程度高くなった。
【００２１】
（第３の実施の形態）次に、本発明の第３の実施の形態の外面電極蛍光ランプ１０について、図６〜図９を用いて説明する。図１に示した第１の実施の形態、図４に示した第２の実施の形態それぞれの外面電極蛍光ランプの場合、螺旋状に設置した外面電極（１）、外面電極（２）それぞれの螺旋ピッチｐを一定間隔に設定している。このように外面電極（１）、外面電極（２）の螺旋ピッチが一定の場合、ランプ軸方向の配光分布は図６に示すような特性となる。すなわち、ランプの両管端近くなると輝度が極端に低下し、ランプ有効長がランプ長一杯にはとれない。一方、電極（１）、電極（２）の螺旋ピッチｐの大小による輝度特性は図７に示すグラフのようになる。すなわち、第１の実施の形態の仕様の電極（１）、電極（２）について７ｍｍ〜１５ｍｍの複数の螺旋ピッチを設定し、それぞれについてランプ電圧と輝度の関係を測定すれば、螺旋ピッチが小さいほど、つまり細かく巻き付けるほど高い輝度となる特性となる。このような実験を踏まえ、ランプ管のほぼ全長を有効長とするには、電極（１）、電極（２）の螺旋ピッチを不等にし、ランプ軸方向の中間部よりもランプ管端部の螺旋ピッチを密にすることが解決策となる。
【００２２】
図８に示す第３の実施の形態の外面電極蛍光ランプ１０は、このような実験結果を踏まえて開発されたものであり、例えばニッケルワイヤーのような導電線をガラス管１の外周面に螺旋状に巻き付け、かつその螺旋ピッチをガラス管１の管軸中間部では比較的粗くし、管端近くで比較的密に巻き付けてそれぞれ外面電極（１）１４、外面電極（２）１５を構成したことを特徴としている。尚、図１に示した第１の実施の形態、図４に示した第２の実施の形態それぞれの外面電極蛍光ランプ１０と共通する要素については同一の符号を付して示してある。
【００２３】
本実施の形態の外面電極蛍光ランプ１０では、具体的には、図８に示したように外径φ４ｍｍ、ランプ長３００ｍｍのガラス管１に対して、その両端部５０ｍｍにおいては電極（１）１４、電極（２）１５それぞれとなるφ１ｍｍのニッケルワイヤーを螺旋ピッチ７ｍｍにして巻き付け、中間部２００ｍｍについては螺旋ピッチ１２ｍｍにして巻き付けている。これにより測定した輝度分布は図９のグラフに示すものである。すなわち、ランプ中間部ではほぼ均一な輝度となり、またランプ端部では輝度がさらに高くなる輝度分布が得られ、ランプのほぼ全長を有効長として利用できるようになった。
【００２４】
なお、本発明はランプ端部で外面電極の螺旋ピッチを密にし、ランプ中間部で螺旋ピッチを粗にするものに限定されることはなく、要求されるランプの配光特性に対応して、比較的明るくする必要がある部分では螺旋ピッチを比較的密にし、比較的暗くする必要がある部分では螺旋ピッチを比較的粗くすることができる。
【００２５】
（第４の実施の形態）本発明の第４の実施の形態の照明装置について、図１０を用いて説明する。第４の実施の形態の照明装置は、直下型のバックライトであり、装置筐体２０の底部に第３の実施の形態の外面電極蛍光ランプ１０を複数本、並列に配置し、これらを筐体２０の背面に配置されたインバータ電源に接続することで同時に点灯させるものである。ただし、本図１０は、実際には各ランプ１０の上方に乗せられる拡散板を取り除き、ランプの配置状態が解るように示している。
【００２６】
このように各外面電極蛍光ランプ１０が図示したように、その外面電極１４，１５の両端の螺旋ピッチを中央部近傍よりも密に巻つけることで、従来の蛍光ランプでは光量が低くなる両端部を中央部よりも持ち上げることができ、従来同等の消費電力にてバックライト全体の輝度レベルを向上させることができる。つまり、従来の外面電極蛍光ランプと本実施の形態の蛍光ランプ１０とがランプ管長方向の中央部で螺旋ピッチを同じであるとした場合、本実施の形態のバックライトでは従来のバックライトよりも全体の輝度レベルをアップさせることができる。
【００２７】
なお、照明装置として複数本の外面電極蛍光ランプを装着する場合、その外面電極蛍光ランプとしては当該照明装置の用途に応じて第１の実施の形態〜第３の実施の形態のいずれの構成のものを採用することもできる。ただし、バックライトとして発光面全体で均一な配光とするためには、上述したように第３の実施の形態の外面電極型希ガス蛍光ランプを採用するのが有利である。
【００２８】
（第５の実施の形態）本発明の第５の実施の形態の照明装置について、図１１を用いて説明する。第５の実施の形態の照明装置は、エッジライト方式のバックライトであり、装置筐体２０の隣接する２側辺に沿うようにＬ字型に屈曲した外面電極蛍光ランプ１０を配置し、導光板２１を２エッジから照明するようにし、このＬ字型外面電極蛍光ランプ１０を筐体２０の背面に配置されたインバータ電源に接続することで点灯させるようにしたものである。この実施の形態で採用しているＬ字型の外面電極蛍光ランプ１０には、中間の屈曲部１０Ａとその両側では外面電極１４，１５の螺旋ピッチが比較的粗く、暗くなりがちな両端部１０Ｂではそれらの螺旋ピッチを比較的密にしたものを採用している。
【００２９】
本実施の形態によれば、Ｌ字型の外面電極蛍光ランプ１０の屈曲部１０Ａに位置する導光板２１のコーナー部エリアはランプ１０と導光板２１の発光表面の距離が近く、さらに導光板２１内での光の減衰がすくないから螺旋ピッチを粗にして、反対にランプ両端１０Ｂの螺旋ピッチを密にすることでこの部分の明るさを他の部分よりも持ち上げることで光源から遠いエリア（ランプ１０の屈曲部１０Ａ側の対角に位置するエリア）を明るくし、ランプ全体で発光する光を有効に利用しながらも発光面全体の明るさを均一にすることができ、従来よりも均一にして明るいバックライトが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施の形態の外面電極蛍光ランプの正面図及び断面図。
【図２】上記実施の形態の外面電極蛍光ランプに対する点灯回路の回路図。
【図３】上記実施の形態の外面電極蛍光ランプの封入ガス圧と輝度との関係及び点灯状態を示すグラフ。
【図４】本発明の第２の実施の形態の外面電極蛍光ランプの正面図及び断面図。
【図５】上記実施の形態の外面電極蛍光ランプの封入ガス圧と輝度との関係及び点灯状態を示すグラフ。
【図６】本発明の第１の実施の形態の外面電極蛍光ランプのランプ軸方向の輝度分布特性を示すグラフ。
【図７】本発明の第１の実施の形態の外面電極蛍光ランプにおいて、電極の螺旋ピッチを代えた場合のランプ電圧と輝度との関係を示すグラフ。
【図８】本発明の第３の実施の形態の外面電極蛍光ランプの正面図。
【図９】上記実施の形態の外面電極蛍光ランプのランプ軸方向の輝度分布特性を示すグラフ。
【図１０】本発明の第４の実施の形態の照明装置の平面図。
【図１１】本発明の第５の実施の形態の照明装置の平面図。
【図１２】従来例の外面電極蛍光ランプの正面図及び断面図。
【図１３】上記従来例の外面電極蛍光ランプの封入ガス圧と輝度との関係及び点灯状態を示すグラフ。
【図１４】他の従来例の外面電極蛍光ランプの正面図及び断面図。
【図１５】上記従来例の外面電極蛍光ランプの封入ガス圧と輝度との関係及び点灯状態を示すグラフ。
【符号の説明】
【００３１】
１  ガラス管
２  蛍光体膜
３  放電媒体
６  絶縁チューブ
７  アパーチャー
１４  電極（１）
１５  電極（２）
２０  装置筐体
２１  導光板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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